你能想象，有一天人们可以通过管道环球旅行吗？近期，美国两个公司相继发布消息称将研发真空管道列车。据预测，搭乘这种列车，从纽约到北京只需2个小时，即便是环球旅行也只需6个小时。尽管这个想法大胆得令人咋舌，但也明白无误地告诉人们，管道的发展天地日益广阔。
未来的管道是什么样？在9月召开的2013中国国际管道大会上，与会的国内外专家讨论热烈。他们描绘了这样一幅图景：规模上，随着非常规油气资源的勘探开发，中国管道建设将持续高速发展；技术上，将沿着更大管径、更高压力、更高钢级、更多介质和更加智能的方向迈进。
规模更大：非常规带来“管道机遇”
“页岩气、致密油等非常规油气资源的勘探开发，正改变世界油气工业格局，同时也为管道建设创造重要机遇。”国际天然气联盟秘书长托尔施泰因的观点，获得与会专家的广泛认同。
国际能源署表示，全球非常规天然气将进入黄金发展时期。预计到2035年，以页岩气为主的非常规天然气产量，占同期天然气供应增量的近2/3，在天然气总量中的份额也由目前的14%升至32%。国际能源署同时指出，预测期内，美国和中国是非常规天然气最大的生产国。
而今年年初，《管道与天然气》杂志调查发现，全世界正在规划或建设的管道超过18.8万公里。其中，北美地区超过6.7万公里，位居全球七大主要区域首位，最关键的驱动因素就是页岩气产量的提升。
“我国非常规天然气资源潜力很大，对管网需求非常迫切，相关管网建设已到最佳时期。”早在第十六届科博会中国能源战略论坛暨中国天然气产业与管网建设发展大会上，国土资源部相关人士就这样呼吁。
截至2012年年底，中国已初步建成四大能源战略通道，以及横跨东西、纵贯南北、覆盖全国、连通海外的油气骨干管网。有研究机构指出，“十二五”期间，中国将加速完善四大能源战略通道，以及西气东输系统、陕京管道系统等骨干天然气管道和联络线。预计到2015年，中国油气管道达到15万公里。仅就中国石油来说，2014年至2020年间，年均建设管道里程在8000公里以上。
“从技术层面看，中国管道将朝着更大口径、更高压力和更高钢级的方向发展。管道各项参数将由目前的1219毫米管径、X80钢级、0.72设计系数，向1422毫米管径、X90/X100钢级、0.8设计系数迈进。”中国石油规划总院油气管道工程规划研究所副所长杨建红解释道，这是由于中国资源地和产地距离远，唯有选择大口径、高压和高钢级的技术路线，才有助于提高输送规模和效率、降低单位输送成本，促进中国管道和油气事业蓬勃发展。
介质更多：煤浆管道应用前景广阔
除了发展规模越来越大外，中国管道输送介质将日益多元化。
据管道设计院技术中心副主任李可夫介绍，管道不仅可以输送具有流变特性的物体，比如石油、成品油、天然气等，而且可以进行两相流输送，比如矿浆，即先把矿石研磨成粉状，再与水混合后运输。
“在中国，除了传统油气管道以外，长距离矿浆管道特别是煤浆管道的应用前景十分广阔。”这是2013中国国际管道大会上多名专家的共识。
美国博莱思工程公司的寿国华博士分析，矿浆管道虽然前期固定资产投资较高，但因无需空车返回、用工量少和事故率低等因素，比公路、铁路运输成本更低。“此外，管道运输还具有运量大、不受气候和地面因素限制、可连续作业、损耗少、更安全环保等诸多好处。”寿国华说。
李可夫则认为，煤浆管道是实现我国北煤南运、西煤东运的有效方案，前景不可估量。他分析说，煤炭是我国重要的一次能源，但因分布极不均衡，产地距离市场较远，煤炭生产和运输之间长期存在矛盾。
多年来，煤炭运量都占据全国铁路总货运量的50%以上。如果能通过管道输煤，将有效缓解运力不足和运费高昂等压力。李可夫强调：“是否推广煤浆管道是战略选择问题，技术上并不存在太多的障碍。”
此外，在煤化工领域，也早有专家提倡利用管道这种更加经济高效的渠道，输送煤基甲醇等产品。中国化工经济技术发展中心首席顾问、江苏煤化工工程研究设计院院长冯孝庭指出，管道运输不仅能够解决新疆、宁夏等欠发达地区煤化工产品的运力困境，而且能提高这些产品的经济效益，促进中国煤化工产业布局更合理、发展更健康。
更加智能：数字管道升级智慧管道
2013中国国际管道大会还传递了另一个信息：智能化是我国管道可持续发展的必由之路，建设智慧管道是发展趋势之一。
所谓智慧管道，是以管道本体及周边环境的全生命周期数据为基础，将物联网技术、云计算技术、大数据分析技术、自动化与智能控制技术等与管道本体高度集成，形成的管道管控一体化系统。
“智慧管道是数字管道发展的更高阶段。”来自中油龙慧自动化工程公司的技术专家唐伟，总结了智慧管道的几个重要特征：一是可观测，能够监测管道所有设备的状态。二是可控制，能够控制管道所有设备的状态。三是可自适应，也就是完全自动化。四是系统综合优化平衡，实现上游、管输和用户间的优化平衡。
如同装备“会思考的大脑”，智慧管道的整体运行更高效、安全和可靠。唐伟通过一个具体场景体现智慧管道的优越性：假设发生泄漏，管理人员能在第一时间发现并定位泄漏点，自动关闭最近的截断阀。调控中心从数据库中调出相应的应急方案。参与抢险的内外部队伍，共享事故的精确位置、行车路线和设备管道资料等信息……亲密无间的协作，能将事故损失降至最小。
有专家指出，未来我国智慧管道的发展必须着力解决好以下几个问题。智慧管道的基础在于对管道系统的全面认知。中国在建油气管道的传感器已十分丰富，但在役油气管道大多建设时间较早，传感器配置不全面，势必需要企业加大投资改造设备。更重要的是，面临如何将各类传感器的数据进行有机集成等诸多挑战，比如数据的标准和规范是什么、不同标准的数据怎样进行转化、采用什么技术手段实现数据集成等。这些问题的解决与云计算、物联网建设的成败息息相关。
因此，专家建言，智慧管道建设任重道远，管道企业管理者要随着相关科学技术的发展，不断采取措施，加强跟踪和完善数字化技术，同时要提高管道管理水平，培养超前思维和高素质人才队伍，来适应管道智能化发展的要求。（记者 顾虹 林培军）
【专家视点】
科技进步为管道建设提档升级
全世界范围内，随着能源需求量的增加，管道的建设速度随之加快，管道建设水平也有了极大提高，油气管道的建设正向着网络化、长距离、大口径、高压力、自动化等方向发展。
油气勘探范围的扩大，以及能源生产地与消费市场远离的特点决定了油气管道的建设愈来愈向着海洋、沙漠、极地冻土、高山水网等复杂环境地区延伸。针对特殊地段的管道设计、施工和安全保障技术的研究越来越受到关注。
自动化、材料、信息网络等其他科技领域的最新研究成果将大量应用到管道工程中。例如，以自动焊为代表的机械化流水作业逐渐成为主要施工方式，甚至激光焊接也将引入到管道施工中。非金属材料代替金属材料是材料技术发展的重要方向。由于电子信息及网络技术的快速发展，这些领域的科研成果也将逐步应用到管道建设领域，如物联网技术、基于全生命周期的数字化管道技术已应用在管道建设和运营过程中。
管道作为第五大交通运输方式，除了运送油气以外还可输送矿浆、二氧化碳、生物燃料等具有流变特性的介质。科技人员从上世纪中后期就一直在管道运送货物、城市物流甚至输入等方面进行过理论分析和试验研究，正如胶囊列车一样，或许这是管道未来的发展方向之一。总之，管道科技的不断进步可以保证管道建设效率更高、运行更可靠、成本更低，使管道作为一种安全、节能、环保的运输方式为全人类创造更美好的未来。（管道设计院技术中心副主任 李可夫）
管道维抢修需要深层理论研究
近年来，我国城镇化步伐不断加快，管道建设高潮迭起，管道在不停输的情况下改线、与老管道联网的项目日益增多，使管道维抢修行业越来越受到重视。
在役油气管道封堵抢修技术至今已有130年历史，从最初的低压力、低材质、常规口径，发展到今天的高压力、高钢级、大口径和微小口径；从陆地常规作业发展到海底特种作业；从单一的维修方式发展到管内智能封堵、局部冷冻封堵、深海管道修复等，已成为一项跨领域、多学科集成的尖端技术。
综合评估世界先进技术发展水平和发展方向，未来，管道维抢修技术需要在两个方面发力：
一方面，要加强深层理论研究，提高原始创新能力，对管道在役焊接技术、高压力大口径封堵技术、三通卡具优化设计等基础领域进行更深层次的研究，突破企业发展的“高原期”，实现长足发展。
另一方面，要顺应油气开发大趋势，尽快从陆地走向海洋，加强海底管道维抢修技术装备研究。对水下开孔封堵技术、海底管道维抢修技术、智能封堵技术、DPRS系统等领域进行深入系统研究，充分利用后发优势，融合当前最先进的工程技术，实现从追赶到领跑的跨越式发展，保障国家能源通道安全运行。（管道局维抢修公司经理助理 王鑫）
【行业前瞻】
你见过这样的管道吗？
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| 二氧化碳管道输送路 |
1.二氧化碳管道
中国的二氧化碳年排放量居世界第二位，仅次于美国。有关部门预计，2030年中国的二氧化碳总排放量达到67亿吨。所以，二氧化碳捕捉与封存技术（CCS）受到青睐。
CCS的产业链由4个部分组成，即捕捉、运输、存储和监测。作为CCS产业链中的运输环节，管道运输是最常用的方法。二氧化碳管道输送技术已成为国际管道研究与发展的关注热点。用长输管道进行长距离、大规模运输二氧化碳在国外已获成功。
随着国外二氧化碳捕捉与封存技术的推广应用，配套的二氧化碳管道正在持续发展中。
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| 乙醇管道储运装置 |
2.乙醇管道
目前，世界燃料乙醇工业正在迅速发展。随着乙醇产量的大幅提升，美国、巴西两国已通过管道输送乙醇。
用管道输送乙醇主要有3种方式：在成品油管道顺序批次输送，利用现有管道以汽油或柴油混合物的方式输送，单独修建专门输送乙醇的管道。
美国最大的乙醇生产商波伊特协同油气管道运营商MMP，修建美国乃至全球最长的一条乙醇管道。这条东西走向的管道横跨8个州，总长2900公里，投资40亿美元。
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| 矿浆存储装置 |
3.浆体管道
世界上目前已建成100多条浆体管道。萨马柯铁精矿管道和黑梅萨输煤管道最具代表性。
萨马柯铁精矿管道全长399公里，设有两座泵站和两座阀室。管道沿途地形复杂，起点标高约1000米，最高点标高1180米。
目前，我国已建成尖山铁精矿管道、瓮福磷精矿管道、大峪口磷精矿管道和大红山铁精矿管道等浆体管道。其中，大红山铁精矿管道最具代表性。这条管道由美国PSI公司设计，长171公里，设3座泵站，最大高差达1520米，途中有3处海拔超过2000米，年输送铁精矿230万吨。
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| 胶囊列车模拟图 |
4.胶囊列车
胶囊列车，是由两个美国公司相继利用“真空管道运输”的概念，正在研究的一种全新交通工具。据称，这种胶囊列车可以进行超高速、低能耗、无噪声、零污染运行，被认为是继汽车、轮船、火车和飞机之后的新一代交通运输工具。
这种列车车速是飞机的两倍。列车逐渐加速至每小时6500公里，从纽约至北京只需要两个小时，环球旅行也仅需要6个小时。ET3公司正在美国建造一个长达4.8公里、时速为6500公里的模拟系统，计划在2013年年底前建成并试验“胶囊旅行”。
【延伸阅读】
中国管道焊接技术发展回眸
1970年，“八三工程”开启了中国现代长输管道建设的序幕。9月，大庆至抚顺原油管道开建。管道建设者用“牛拉肩扛”的方式建设中国第一条长距离、大口径的管道。
1981年，中国首次全线机械化施工的管道——克拉玛依至乌鲁木齐原油管道复线投产。至此，管道施工由手工操作为主转变为机械化为主。
1985年，河南濮阳至河北沧州天然气管道开建。它为中国首次采用燃气轮机带动离心式压缩机加压输送天然气的长输管道。
1985年，山东东营至黄岛原油复线开工。它是中国第一条密闭输送、自动控制的管道。
1990年，“石油工程计算机辅助设计在长输管道上的应用”通过鉴定验收。三维设计软件覆盖了油气储运、线路、工程测量、土建、电力、通信、机械、热工、技术经济和管理等专业。
1993年，突尼斯天然气管道工程开工。这是管道局第一次在国外以总承包形式承建管道工程，并在工程中首次采用半自动焊接工艺。
1996年，陕京一线工程开工。它为20世纪中国最长、自动化程度最高的天然气管道。
2000年，涩宁兰管道工程开工。这是在青藏高原建设的第一条大口径、自动化天然气管道。在施工中，管道局首次尝试全自动焊接工艺。
2002年，西气东输工程正式进入建设阶段。中国首次大规模采用X70级管线钢。
2008年，西气东输二线开工仪式举行。西二线工程进行直径1219毫米和X80级大口径、高钢级、高压力、超长距离管线钢焊接工艺研究，首次应用低氢型根焊工艺。
2012年，西气东输三线工程开工仪式在北京举行。西三线首次在306公里管段采用0.8设计系数。这个管段应用了国产压缩机技术、3种防腐补口新工艺，并全面推广自动焊技术。
现代油气管道建设从哪开始
20世纪20年代末，焊接技术的诞生，使全球管道建设进入第一个飞速发展时期。1925年，英国建成第一条焊接钢管的天然气管道。第二次世界大战期间，美国建设了一条得克萨斯州朗维尤到费城的原油管道和一条博蒙特至贝永的成品油管道。这是当时世界上口径最大的原油管道和成品油管道，标志着现代油气管道建设的开始。
从20世纪60年代开始，管道开始向大管径、长距离方向发展。20世纪80年代，美国建设了一条世界最长的热输重油管道——加利福尼亚州圣巴巴拉至得克萨斯州韦伯斯特的美国东西大管道。
输气管道的建设和发展比输油管道要晚一些。20世纪20年代末，随着焊接技术和无缝钢管的出现，美国开始现代天然气管道的建设。
20世纪70年代，全球开始建造长距离、大输量的海底天然气管道。2005年，由土耳其、俄罗斯和意大利联合建设的蓝流天然气管道，有相当长的部分在3000米深的黑海海底敷设。
【知识卡片】
一条管道能同时输送几种油品
在一条管道中，按一定顺序连续输送多种油品的管道输油工艺，称为油品顺序输送。多种油品顺序输送与多条单一油品管道输送相比，可以有效提高管道输送效率，最大限度地满足不同用户的需求，具有明显的经济效益。
19世纪末，美国最先采用顺序输送工艺，输送了3种品级的煤油。20世纪40年代，随着顺序输送的混油机理和计算理论的逐步完善，世界上各长距离成品油管道广泛采用顺序输送工艺，其顺序输送的油品品种多达10余种，包括的品级或牌号有上百种。
中国对顺序输送技术的研究始于20世纪70年代。直到2002年，中国才真正建成第一条具有一定规模的长距离、大口径、多分输的顺序输送成品油管道——兰成渝管道。
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